空預器性能試驗 asme ptc 4[1].3實施細則.

1、空預器性能試驗 ASME PTC 4.3實施細則1.范圍本說明的目的是給出在空預器現(xiàn)場試驗的實施大綱,以確定下列運行特性: 空氣至煙氣側(cè)的漏風 煙氣與空氣的壓降 熱力性能本細則并未特別規(guī)定性能保證值，但在試驗前需經(jīng)各方認可。2.試驗準備2.1 人員選擇為確保試驗結(jié)果的可靠,所有參加測試人員應有相應的資質(zhì)并能完全勝任其特定的工作職責,參試單位可指定一人組織試驗并負責協(xié)調(diào)處理諸如測量精度、試驗條件及操作方法等不同意見。指定一人對性能測試及對測試有影響的試驗條件負責。2.2 空預器的檢查及運行建議試驗前對空預器進行全面的檢查,特別是要注意對那些對性能有影響的部件的工作狀況,需強調(diào)的是要對換熱元件的狀

2、況及清潔度進行仔細檢查,空預器在正確的工況下運行。確保所有的外部空氣旁路及再循環(huán)擋板的密封效果,必須逐一檢查膨脹節(jié)的完整性。試驗前要使所有的換熱元件都處于商業(yè)性潔凈狀態(tài)(符合常規(guī)運行的潔凈度要求),所有的在線吹灰必須在試驗前完成,試驗期間嚴禁進行清掃及吹灰。 2.3 測量漏風首選的取樣和測量技術(shù)測量空預器漏風較好的取樣技術(shù)就是橫穿過煙氣入口和出口抽取每份煙氣樣品進行分析,采用這種方法,就可測到穿過每個管道的取樣點每個網(wǎng)格的單獨的氧氣測量值.該網(wǎng)格中所包括的取樣點數(shù)量應與ASME PTC 4.3 中的要求一致。同時在煙氣出口管道進行皮托管橫移以確定在管道內(nèi)的測量平面內(nèi)是否有嚴重的速度分層現(xiàn)象存在

3、,如穿過管道有明顯的速度分層現(xiàn)象存在,必須用這些速度測值來計算一下取樣平面整體的加權(quán)平均值,而不是簡單的數(shù)學平均值。上述的取樣橫移方法是按照ASMEPTC4.3進行的,是建立后面標準中采用的固定網(wǎng)格法取樣的必要準備。ASMEPTC4.3中固定網(wǎng)格法取樣的優(yōu)點是在性能試驗中可感知大多數(shù)煙氣樣本速度的增加。然而,豪頓的經(jīng)驗是上面的橫進取樣方法是完成性能試驗的較好方法，理由如下所述：u 該方法避免了使用長取樣管和復雜的布置方式,實際上,這樣的取樣管在測試過程中很容易發(fā)生泄漏和堵塞,用這種取樣方法,當產(chǎn)生上述情況時,是很難處理的。u 采用這種單獨的橫進式取樣方法,可將取樣管路的長度保持在最小, 氧氣分

4、析儀可以定位在接近取樣點處。u 還有，采用橫進式取樣技術(shù)，通過研究穿過空預器的兩個取樣平面的氧含量的變化，可以判斷單獨的或一組氧含量測量值是否可靠。例如，在空預器出口處測到的高度分層的氧氣值和空預器扇形板處產(chǎn)生的氧氣峰值也許是在管道另一側(cè)與空預器漏風不能聯(lián)系在一起。相反的，這樣的峰值也許與空氣進入到取樣點或空氣以其他形式進入到管道，如膨脹節(jié)泄漏等。如果發(fā)現(xiàn)了不正常的值，不用否定整個取樣平面或試驗，參加試驗的單位可取得一致怎樣補償這樣的錯誤，建議的解決辦法是不計那些存在異議的數(shù)據(jù)，并且用在鄰近的取樣點測得的氧氣讀數(shù)值來替代。用橫進式測量法來測量穿過空預器的漏風率，必須重復試驗直到所取得的兩組連續(xù)

5、的數(shù)據(jù)所指示的漏風率水平在允許的公差范圍內(nèi)。另外，當做完這些重復試驗之后，分別將煙氣進口和出口處使用的測氧儀進行消除誤差。如上述測得的數(shù)據(jù)不在試驗允許的公差范圍內(nèi)，必須重做試驗直到達到標準為止或可將所以測試值做一下數(shù)據(jù)平均。也應該在一次風入口和二次風入口做一下皮托橫移試驗，來測定設計工況下進入空預器的氣體流量，這些以后用來測量空氣進口溫度。如發(fā)現(xiàn)記錄的煙氣入口氧量值不在規(guī)定的偏差內(nèi)，機組將被視為不可進行試運。3.試驗條件3.1 試驗條件概況在整個試驗期間,保持空預器恒定的空氣及煙氣流量,保持O2的穩(wěn)定是非常重要的,蒸汽發(fā)電機的負荷要盡可能接近設計值,并在每次試驗開始之前至少使其保持穩(wěn)定30分鐘

6、，只有在參試各方確認整個測試系統(tǒng)運行到滿意狀態(tài)且試驗準備工作一切就緒時方可開始試驗.當試驗做為協(xié)議保證的一部分進行時,Howden仍保留被給與一段時間更正錯誤的權(quán)利,重新試驗設備看在保證的參數(shù)中是否還存在性能方面的缺欠。3.2 持續(xù)時間試驗運行應至少持續(xù)2個小時，但需要足夠長的時間在一臺空預器上取至少兩組完全一致的數(shù)據(jù)。3.3煙氣側(cè)效率如果兩次試驗的煙氣側(cè)效率測試結(jié)果都超出了協(xié)議允許值,需進行第三次測試,測試效率則為在許用偏差范圍內(nèi)的兩個試驗結(jié)果的平均值。3.4 試驗舍棄在試驗過程中觀察到差異較大的數(shù)據(jù)或在計算過程中產(chǎn)生明顯不切實際的結(jié)果時,此次試驗應徹底取消,并重復試驗直到獲得正確結(jié)果為止。

7、另一種方法是，為防止測得的氧氣含量過高，通過研究后可將這些數(shù)據(jù)的一小部分舍棄，然后用在測點上測得的鄰近的氧氣讀數(shù)值來替代，見2.3節(jié)。3.5 記錄和試驗報告所有與試驗目的有關(guān)的觀測值、測量結(jié)果及儀表讀數(shù)要照實記錄下來,修正系數(shù)及修正值要單獨填入試驗記錄表中。4. 測量值為確定三分倉空預器的性能需得到如下測量值：二次風進口溫度Ta1s一次風進口溫度Ta1p二次風出口溫度Ta2s一次風出口溫度Ta2p煙氣進口溫度Tg1二次風側(cè)進口和出口靜壓Psa1s，Psa2s一次風側(cè)進口和出口靜壓Psa1p，Psa2p煙氣側(cè)進口和出口靜壓Psg1，Psg2二次風出口流量(測值)Ma2s煙氣入口質(zhì)量流量(測值)M

8、g1煙氣出口質(zhì)量流量(計算值)Mg2干煙氣進口和出口O2和CO百分含量O2進口，O2出口CO進口，CO出口另外,燃料及煙氣取樣要送試驗室分析以確定燃料及煙氣的成分,煙氣中水分與密度的確定對漏風計算至關(guān)重要。為了全面分析試驗數(shù)據(jù),電廠應提供能在每一時間間隔內(nèi)把控制盤讀數(shù)打印并輸出來的設備以獲得如下明細:u 鍋爐負荷u 所有記錄的溫度、質(zhì)量流量和壓力u 風機電流值u 任何其他可能影響空預器性能的因素,如:控制擋板位置等 5.儀 器試驗所需儀器如下:5.1熱電偶校準過的NiCr：NiAl熱電偶(K型)應與校準過的數(shù)字式溫度計或數(shù)字顯示儀表一同使用，熱電偶應符合下列性能要求:u 工作溫度范圍:0100

9、0Cu 測量精度：1.5C5.2 壓力表應使用校準過的電子微壓計或U型管/傾斜壓力計（充水或已知比重的輕液體）。5.3 分析儀器用煙氣分析儀來確定煙氣流中氧氣的百分數(shù)。其形式可分為：u 順磁吸引u 催化燃燒u 電化薄膜擴散u 鋯電池式括散每次試驗前后該儀器都應在現(xiàn)場進行校準以確保讀數(shù)的一致性并避免出現(xiàn)任何較大的偏差，100%N2氣瓶進行校零，用95%N25%O的混和氣體進行刻度的標定。6.試驗步驟6.1測點位置進出口煙風道中的采樣點要盡可能靠近空預器，并盡可能符合速度測量的要求，由于空預器的旋轉(zhuǎn)，在煙氣出口處可能出現(xiàn)分層現(xiàn)象，故被測橫截面應盡可能遠離轉(zhuǎn)子，并位于各伸縮節(jié)之前以防空氣侵入而影響測

10、量結(jié)果。6.2 溫度固定好的探頭應和熱電偶一并安裝形成網(wǎng)格覆蓋住風道的整個橫截面。如需要可使用快速掃描數(shù)字記錄輸出器用以跟蹤檢查所有熱電偶隨時間和空間變化的測量數(shù)值和信息。位置：u 二次風入口：送風機出口(在一次風和吹灰器密封風停掉后)u 二次風出口：在風箱入口處u 一次風入口：一次風機出口(旁路停掉后)u 二次風出口：在其他氣體增加前u 煙氣入口：在省煤器出口的灰斗后面(在水平段上)u 煙氣出口：在灰斗后面并在除塵器彎段前每個熱電偶都有各自的修正系數(shù)并在每個校準證上提供。6.3 靜壓將壓力計連至空預器過渡管道壁上的壓力測孔中,以往的經(jīng)驗表明,管道壁固定測孔所測得的平均靜壓要比橫向移測法精確得

11、多。煙氣含氧量的讀數(shù)煙氣含氧量的測定是用來滿足計算空預器漏風之需要的，空預器漏風量的測量應與流量測量同時進行。對運行負荷穩(wěn)定的鍋爐，鍋爐出口/空預器進口的含氧量隨時間變化極小，采用單點采樣探頭并在風道中作綜合性移動，即可進行氧量的測定。（見圖1）可以用多點采樣探頭從整個風道抽取煙氣樣品或從嵌在氣道中的多個采樣探頭抽取。其逐點所確定的總平均值與其整體橫移的結(jié)果相同。重要的是每一探頭要抽取同樣體積的煙氣。所以每一采樣管的長度應相同。在煙氣分析儀器和采樣管路中要采取適當措施以防空氣侵入。儀器要保持清潔,通過雇傭認真細心的操作人員將人為的誤差減少到最小。煙氣及空氣量應通過計算皮托管橫移或熱平衡來確定,

12、如入口空氣流量測定了,應檢查空預器前送風機后有無空氣排出，如旁路或再循環(huán)擋板出現(xiàn)明顯的漏風情況,應予以嚴肅對待。同時,也必須考慮可能出現(xiàn)的冷熱風道間相互交迭的不利影響。6.4 煙氣分析為計算煙氣流量需測定CO和O2的含量。較好的取樣和分析方法應如第2.3節(jié)中所述的那種全程取樣橫移方法。應采取正確的方法防止空氣侵入到煙氣分析儀和取樣管線中，分析儀應保持潔凈，雇傭細心的人員來將錯誤減小到最小。在取樣的過程中，在不同的線性階段應對氧氣和一氧化碳進行分析儀漂移修正。a)煙氣流量：如可能，空預器的煙氣入口流速可通過皮托管橫穿煙氣入口平面的辦法來確定。空預器的煙氣入口無法測到流量的部分，其流量可按如下方法

13、估測：u 在相關(guān)的管道中測量CO和O2的含量并用燃燒計算值和煙氣再循環(huán)值來確定剩下的煙氣成分并根據(jù)燃過的燃料單位重量確定煙氣的重量。u 燃過的燃料的重量可根據(jù)汽輪機的出力估計和假定的整個系統(tǒng)效率來估測。u 上述兩個系數(shù)可結(jié)合起來以便計算整個鍋爐的煙氣流量速率。然而，要強調(diào)的是這種估測辦法不是很好的測量方法，因為在假定周期效率上是很不準確的并且空預器同時運行時，兩臺空預器之間額煙氣流分別是很不均勻的。b)二次風流量：如果可能，二次風出口流量可通過讓皮托管橫移穿過空氣出口管道的辦法來測量。因為在這些測量點前面，有交叉管道，可比較兩臺送風機的流量(從軸流風機上安裝的元件上取值)來確定每臺空預器上的流

14、量平衡是否相等。實踐表明，1998年Howden Sirocco在高碑店電廠的首次空預器試驗中，用長5米、及氣流儀表公司提供的校過的皮托管成功的進行了橫移式試驗。c)一次風流量：如果上述的兩個風流可像上面建議的那樣進行測量，那么可用煙氣入口流量和二次風出口流量通過穿過空預器的能量平衡連同測定的溫度和計算的比熱來計算一次風流量。另外，二次風和一次風出口流量都可用皮托橫移來測得，但是煙氣入口橫移是很困難的，煙氣入口流量可通過熱平衡計算。一次風機的電流可作一下比較來檢查通過每個空預器的一次風平衡情況?？蓪δッ簷C入口流量和溫度進行交叉檢查。如通過旁路和再循環(huán)擋板的漏風很大，必須考慮到這點，同時考慮熱和

15、冷管道的可能影響。6.5 速度的測定如在煙氣流的初步測量中顯示有分層現(xiàn)象,建議在氣道橫截面中的每一個位置上都要做單獨測量,且與相應位置煙氣流量成比例,所測出的平均值用來代表該截面的測量值.如需要應在煙氣采樣和溫度測量的同一位置同一時刻用皮托管測出速度壓力(動壓)，如遇到嚴重分層必須進行動壓測定。7. 計算及公式如要澄清下列方程中的符號,請參考后面附錄A中的專門用語及定義。7.1 漏風煙氣入口流量的漏風百分比通過下式計算 式中:系數(shù)由干燥基轉(zhuǎn)換為含水基,可通過燃燒分析來計算得到煙氣中密度和濕度的百分含量。實踐中上面這個方程和非常復雜的ASME方程所得到的結(jié)果是相似的，因此如在兩個分析方法中得到的

16、結(jié)果明顯不同，這只能表明存在計算錯誤。7.2 非稀釋性煙氣出口溫度其中L為漏風，以十進制數(shù)表示。7.3 空預器能量平衡在兩分倉空預器中，通常從送風機出口的測試點測量到空預器進口的流量是非常方便的。所以可以從下面的熱平衡方程來計算煙氣入口質(zhì)量流量： 三分倉空預器有兩股獨立的空氣流經(jīng)轉(zhuǎn)子,通過氧氣濃度測得的漏風量是從一次風和二次風流到煙氣漏風的空氣總量,無法確定來自每個氣流的總量或有多少氣流從壓力較高的一次風側(cè)到壓力較低的二次風側(cè)。由于存在上述多項未知參數(shù),因而無法進行兩個空氣入口流量的測定和熱平衡方程的轉(zhuǎn)換,為保證分析的精確性,需對空氣出口的質(zhì)量流量進行測量，并采用下列方程計算煙氣質(zhì)量: 注：當

17、進行能量平衡的時候，我們假定散熱損失不計。7.4 混合空氣的溫度(用于熱力分析)空氣入口溫度：空氣出口溫度：7.5 溫差煙氣測：空氣側(cè)：7.6 熱效率定義煙氣側(cè)：7.7 壓降煙氣側(cè)壓降： 二次風壓降：一次風壓降： 7.8 壓差熱端平均壓差：冷端平均壓差：7.9 平均比熱 式中Cp為煙氣或空氣在相關(guān)溫度內(nèi)的比熱8 試驗測量值和設計值的比較8.1 熱力運行裕度計算煙氣出口溫度應根據(jù)ASME方程和豪頓提供的修正曲線，及使用合成的空預器為基礎并且用二分倉空預器來進行分析。這就意味著我們需要使用合成的空氣入口溫度。空氣出口溫度可通過二次風和一次風流量比來計算，空預器入口溫度可通過在預試驗中測定的流量來計

18、算。另外，如果這時測到的值仍是不準的，可用空氣出口流量來計算出精確的混合值 。 8.2 漏風分析通過測試計算而得到的漏風,在與設計值進行比較之前都必須將流量和冷端壓差與所引用的設計值的差值修正過來。由氧量測值計算漏風并用正確公式加以修正,最后與設計值進行比較。修正時使用ASME方程7.13.1和加權(quán)平均空氣入口溫度，并按如下公式進行修正： 式中LR是與設計流量及冷端壓差有關(guān)的漏風。8.3 壓降分析設計條件下壓降采用下列HOWDEN標準方程式計算得到: 式中: 下標T和D分別表示試驗和設計條件m為平均溫度下的粘度。 r為平均溫度下的流體密度。 b為換熱元件摩擦系數(shù)。 對于HOWDEN的典型的傳熱

19、元件，b -0.32，所以上述方程將轉(zhuǎn)變?yōu)槿缦拢?注：ASME方程中修正壓降并沒有考慮到空預器在紊流和平流之間運行的過渡階段的情況。同ASME標準不同，它只是簡單的全紊流狀態(tài)下的情況，并使用一簡單的法規(guī)來進行修正。Howden 上面的方程通過對已安裝的換熱元件的磨擦率來計算，結(jié)果非常準確。8.4 測試儀器儀表要求項目精度要求熱電偶公差（NiCr:NiAL) 1.5C溫度測量儀器誤差 1.0C氧分析儀誤差 0.1% O2壓力測量儀器誤差 4%煙氣側(cè)效率復測允許偏差 5%復測時入口氧量與設計值允許偏差 1% O2校零氣體0.0% O2, 100.0% N2量程標定氣體5.0% O2, 95.0%

20、N28.5 總體錯誤分析當前的ASME PTC4.3在計算空預器的3個主要性能參數(shù)：漏風、熱力性能和壓降過程中，對總體測量精度在計算中產(chǎn)生的誤差進行了詳盡的分析。對于任何一個從一系列的單獨的測量數(shù)據(jù)中計算得到的系數(shù)，應該很明顯的任何推導出來的數(shù)據(jù)在經(jīng)過下列系數(shù)后都會有一個測量誤差。 各個儀表的精度(如上所列)。 取樣精度：穿過取樣平面測得的各個獨立的取樣點的精度代表著穿過取樣平面的平均煙氣狀況。 計算方法取決于減掉的兩個氧氣值，這兩個值要相對的比較接近。在此不進行誤差分析，值得強調(diào)的是20年前CEGB所做的獨立的誤差分析得出結(jié)論，使用O2或CO2方法測量的空預器漏風率精度不會超過20%。因此可能會測到7.5%的真實漏風率，因為在任一處該值都介于6.0%-9.0%，這取決于測量值和取樣的累計誤差。 測量數(shù)據(jù)誤差本身不可避免的散布情況說明為什么豪頓公司自身的不同設計形式和不同型號的空預器測量值所反映的是一個類似的散布范圍。當漏風率較高時，區(qū)分測量誤差和不適當?shù)拿芊庠O定是很重要的。漏風測量誤差在20以下，將設計是7.5%漏